铅锌矿区农作物玉米对Pb的吸收—转化—贮存及耐性机制研究

【摘要】农作物中重金属超标，将直接影响人类健康，研究农作物中重金属的分布和形态有助于揭示其迁移和富集规律，进而推测其解毒和耐性机制，不仅对评价Pb的环境健康风险和迁移、归趋有重要意义，同时为重金属污染和防治提供基础理论数据。本论文以金顶矿区环境介质为研究对象，建立了较为完整的实验方法和可靠的技术路线。使用能量色散X射线荧光（EDXRF）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）获得矿区周围农田土壤和植物（农作物和蔬菜）中的Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb等元素含量基础上，利用同步辐射X射线微区（μ-XRF）和X射线近边结构吸收光谱（XANES）技术，重点开展了Pb在玉米中的微区分布特征和形态分析研究；通过毒性实验，研究了Pb对玉米种子萌芽率、芽长和根伸长量的抑制作用，并利用透射电子显微镜（TEM）观察了玉米幼苗受Pb胁迫下细胞超微结构损伤和Pb在根细胞中的沉积，建立了超高速分级离心-HClO4消解测定玉米叶亚细胞组分中重金属含量的方法。结果表明，金顶铅锌矿区附近农田土壤重金属污染水平严重超标。Pb集中分布在玉米种子胚结构中，因此抑制种子萌芽。Pb呈环状分布在根组织中，中柱含量最高；相对于叶片，叶脉中含量较高。由此推测，木质部-叶脉的传输和滞留，是玉米适应高Pb毒性的一种机制。细胞壁组分和可溶性组分中Pb含量约为总Pb含量的35%，说明Pb主要被阻隔固定在细胞壁上和封存在液泡中，两组分对降低Pb在细胞中含量和毒害的作用相当。TEM观察发现，受Pb胁迫的玉米叶细胞各个细胞器和膜系统超微结构分别受到不同程度的伤害。Pb主要沉积在细胞间隙、细胞壁和细胞膜周围，以及转运小泡和线粒体基粒片层等膜结构中。XANES结果显示，种子、根、叶中Pb形态相同，主要以氯化磷酸铅的形式沉积于玉米体内，并有少部分以与羧基结合的有机铅形式存在。综上研究结果，推测玉米将环境中活跃的无机铅转化为迁移活性较低的有机铅和磷酸铅，并通过根部滞留、细胞壁固定、液泡区隔化来降低其在细胞中的含量和毒性。
【作者】孙建伶；
【导师】罗立强；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），化学工程，2014，硕士
【关键词】耐性机制；微区分布；化学形态；亚细胞；Ｘ射线吸收近边结构技术；

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